Brine Concentration Monitoring: Solutions for Efficient Brine Purification

塩素アルカリ電解は、隔膜法と膜法の2つのプロセスで行われ、塩水濃度モニタリングはプロセスの最適化に不可欠です。塩水は、多くの場合、高濃度の塩化ナトリウム（NaCl）やその他のイオンを含み、塩水精製電気透析や塩素アルカリ電気分解などの技術によって処理されます。

測定の一貫性の欠如、センサーの汚れ、高いエネルギー消費といった課題は、効率を低下させる可能性があります。さらに、電気分解中に隔膜や膜の微細孔を詰まらせる機械的な不純物やカルシウム塩、マグネシウム塩は、膜の寿命にも影響を与えます。

経験豊富なソリューションプロバイダーであり、インライン濃度計のリーディングメーカーであるLonnmeterは、これらの課題に対処するために、信頼性の高い塩水濃度センサーや塩水濃度測定機器を求めるプロセスエンジニア、オペレーションマネージャー、品質管理担当者向けに、数多くのソリューションを提供しています。高度な監視システムがオペレーションをどのように変革できるか、ぜひお読みください。

塩水の精製と濃縮の課題を理解する

塩水浄化とは何ですか?

塩水精製は、二価イオン（Ca²⁺、Mg²⁺）、有機物、硫酸カルシウム（CaSO₄）などのスケール化合物などの不純物を除去するために塩水を処理するプロセスです。塩素アルカリ塩水精製や塩化ナトリウム塩水精製などの産業では、高純度の塩水が効率的な塩素アルカリ処理に不可欠となるため、非常に重要なプロセスです。電気透析（ED）や逆電気透析（EDR）などの技術は、塩水を濃縮しながら目的のイオンを分離するために広く使用されています。しかし、塩素アルカリ処理においては、エネルギー消費量の増加や製品品質の低下といった非効率性を回避するために、塩水濃度の正確な制御が不可欠です。

塩水濃度測定における問題点

複雑な塩水組成の干渉

海水逆浸透膜や工業プロセスから排出される塩水には、一価イオン（Na⁺、Cl⁻）と二価イオン（Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄²⁻）が混在することが多く、有機物やシリカなどのスケール化合物も含まれています。これらの成分は塩水濃度センサーに干渉し、正確な測定値が得られません。例えば、塩水濃度測定に一般的に用いられる導電率プローブは、二価イオンや有機物による汚染によって信号を誤認する可能性があり、塩水浄化電気透析におけるリアルタイムモニタリングを困難にします。

センサーの汚れとスケール

高塩分濃度の塩水は、総溶解固形分が180～200g/Lに達することが多く、導電率プローブやイオン選択電極などの塩水濃度モニターに汚れやスケール付着を引き起こします。炭酸カルシウムや硫酸カルシウムなどのスケール化合物がセンサー表面に蓄積し、精度を低下させ、頻繁なメンテナンスが必要になります。塩素アルカリ塩水精製においては、電気透析反転によって膜の汚れを軽減したとしても、ダウンタイムとコストの増加につながります。

濃度分極効果

電気透析による塩水浄化では、イオン交換膜近傍の濃度分極により局所的なイオン濃度変動が生じ、真のバルク塩水濃度の測定が困難になります。これは特に高電流密度において問題となり、イオンの移動によって分極が増幅され、塩水濃度測定に使用する機器の測定値が変動することになります。

効果的な塩水濃度モニタリングのためのソリューション

生産ラインへの塩水濃度モニターの導入

高度な塩水濃度モニター事前に汚れを予防するために、塩水濃度を適時に調整します。硫酸カルシウムや炭酸カルシウムによるスケールの発生を最小限に抑え、塩水浄化プロセスのメンテナンス頻度を削減します。ロンメーター超音波濃度計塩水浄化電気透析におけるリアルタイム濃度測定に適用可能です。

音波が信号源から信号受信機まで伝播する時間を測定することで音速を推定します。この測定方法は、液体の導電性、色、透明度に影響を受けないため、非常に高い信頼性を確保しています。5‰、1‰、0.5‰の測定精度を実現できます。

インライン前処理システム

塩水精製電気透析の前に、スケール化合物（CaSO₄、シリカなど）を除去するインライン前処理を実施することで、センサーの汚染を軽減し、測定精度を向上させます。ナノ濾過や化学沈殿などの前処理システムにより、よりクリーンな塩水が電気透析プロセスに供給されるため、センサーと膜の両方にメリットをもたらします。